Page 14 - 《精细化工》2022年第2期

·218· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

理改性通常使用 CO 2 、蒸气、微波辐射和超声波等， 术。球磨机械力化学技术旨在通过球磨介质运动，
生物炭的化学改性则使用无机酸、碱或中性盐 [4-7] 。 将固体颗粒粉碎到纳米尺度，颗粒形态也由不规则
但这些改性方法操作过程复杂、依赖化学工艺并易 块状变为规则球状 [12] 。球磨介质运动产生的动能可
产生有害废弃物，需为生物炭改性寻找更加简便和 打破化学键，激发被球磨物质的化学活性，球磨过
[8]
绿色的工艺 。 程如图 1 所示 [13] 。
球磨机械力化学技术是一种新兴技术，应用于
生物炭的改性，具有绿色、低成本、操作简便及大
[9]
规模生产的优势 。与原始未改性生物炭相比，球
磨改性生物炭具有更优异的物理化学性能。球磨可
使生物炭粒径减小到 133~170 nm，并增加生物炭表
面官能团的种类和数量，增大比表面积，进而增加
污染物的潜在吸附量 [10-11] 。但基于球磨改性生物炭
在环境修复领域的应用目前仍处于起步阶段，为增
进球磨改性生物炭理化特性以及反应机制的了解，
促进球磨改性生物炭技术的发展，加快球磨改性生
物炭的商业化应用，本文介绍了球磨改性生物炭的 图 1 球磨过程示意图
Fig. 1 Diagram of ball milling process
制备及其基本性质，综述了球磨改性生物炭在环境

修复中对污染物的去除效果及机制，总结了现阶段
表 1 对球磨改性生物炭制备方法进行了统计，
存在的问题与不足，并对球磨改性生物炭未来发展
球磨改性生物炭去除污染物的性能与其制备方法
方向进行了展望。
（球磨处理方式以及球磨参数的选择）密切相关。
1 球磨改性生物炭的制备 这是由于球磨改性生物炭的制备与传统溶液相化学
制备技术不同，球磨改性过程中生物炭样品不是处
球磨改性生物炭的制备依赖球磨机械力化学技 于平衡状态，其性能是动态机械扰动的结果 [14] 。

表 1 球磨改性生物炭的制备方法与参数选择
Table 1 Preparation method and parameter selection of ball milling modified biochar
球磨参数 去除性能
球磨改性 生物炭 处理 球磨改性 参考
生物炭 来源 方式 球料比 磨球大小 转速 时间/h 水体 去除率/% 生物炭的特征 文献
/mm /(r/min) 污染物
球磨杨木 杨木屑 干磨 m(磨球)∶ 3、5、15 对 100~ 12~24 恩诺 原始 生物炭 引入新含氧官能团， [24]
屑生物炭 m(生物炭)= 应的质量比 300， 沙星 为 29.2；该样 粒径变小，形态由不
(50~150)∶1 为 3∶5∶2 4~6 h 转向 品为 80.2 规则块状变为规则
球状
球磨改性 鸡屎 干磨 m(玛瑙球)∶ 5~7 300， 12 Pb(Ⅱ) 原始 生物炭 比表面积及孔径增 [25]
鸡屎生 m(鸡屎生物 30 min 转向 为 24.0；该样 大，以芳香化合物结
物炭 炭)=100∶1 品为 80.6 构为主，提供大量的
π 电子与 Pb(Ⅱ)形成
稳定结构
氧化-巯基 作物秸秆 湿磨，m(生物 m(磨球)∶ — 250 3 Cd(Ⅱ) 比原 始生物 — [26]
化球磨改 和/或禽 炭)∶m(双氧 m(生物炭)∶ 炭提高 20 倍
性生物炭 畜粪便 水)∶m(水)= m(双氧水)∶ 以上
1∶15∶15~ m(水)=67∶
1∶30∶60 1∶15∶15
埃洛石球 油茶籽 干磨 m(磨球)∶ 6 500 6 Cu(Ⅱ) 原始 生物炭 材料表面氨基质子 [27]
磨改性生 壳和/或 m(埃洛石生 为 44.2；该样 化，带正电，有利
物炭 椰壳 物炭)=100∶ 品为 99.9 于离子交换和络合
1 作用
注：“—”为未给出。

球磨处理有干法球磨和湿法球磨两种方式 [15] 。 应的样品。为了生物炭性能的可控调节，可与不同
干法球磨适用于难过滤，或易在液体介质中发生反 化学物质一起研磨，如铁、镁、铝、碳酸氢铵、羧